[发明专利]一种以离子液体为原料制备非贵金属催化剂的方法

说明书

1.技术领域

本发明涉及非贵金屈氧还原催化剂的制备。

2.背景技术

氧还原反应(ORR)是一种在很多领域如燃料电池、金属-空气电池中等都很重要的一种反应(见Chang，C.；Wen，T.，An investigation of thermally prepared electrodes for oxygen reduction in alkaline solution.Materials Chemistry and Physics1997，47(2-3)，203-210.Markovic，N.M.；Gasteiger，H.A.；Grgur，B.N.；Ross，P.N.，Oxygen reduction reaction on Pt(111)：effects of bromide.Journal of Electroanalytical Chemistry1999，467(1-2)，157-163.)。但氧还原反应难度较大，因此多数氧还原反应需要催化剂的参与才能顺利进行。目前，比较成熟、有效的催化剂还是Pt基催化剂。但金属Pt过高的价格阻碍了这类催化剂的广泛使用。目前，已有大量的工作试图改变这种现状，其中，开发非贵金属催化剂是一种长远有效的办法。目前，已经研究的非贵金属催化剂已经有很多，其中有非贵金属络合物、氧化物、碳化物、氮化物、硝酸盐以、氰化物等已经金属-N_x/C化合物等。在上述催化剂中，金属-N_x/C是目前性能最佳的化合物，体积电流密度已经达到99A cm^-3，最接近美国能源部制定的2010年日标(130A cm^-3)(Lefevre，M.；Proietti，E.；Jaouen，F.；Dodelet，J.P.，Iron-Based Catalysts with Improved Oxygen Reduction Activity in Polymer Electrolyte Fuel Cells.Science2009，324(5923)，71-74.)，关于这类催化剂的发展和现状已有很多论述(参见文献Lefevre，M.；Proietti，E.；Jaouen，F.；Dodelet，J.P.，Iron-Based Catalysts with hnproved Oxygen Reduction Activity in Polymer Electrolyte FuelCells.Science2009，324(5923)，71-74.Chen，Z.W.；Higgins，D.；Yu，A.P.；Zhang，L.；Zhang，J.J..A review on non-precious metal electrocatalysts for PEM fuel cells.Energy & Environmental Science2011，4(9)，3167-3192.Jaouen，F.；Proietti，E.；Lefevre，M.；Chenitz，R.；Dodelet，J.P.；Wu，G.；Chung，H.T.；Johnston，C.M.；Zelenay，P.，Recent advances in non-precious metal catalysis for oxygen-reduction reaction in polymer electrolyte fuel cells.Energy & Environmental Science2011，4(1)，114-130.)